เทอร์โมคัปเปิลคืออะไร?

เทอร์โมคัปเปิลเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแปลงความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า มันวัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองจุด เทอร์โมคัปเปิลเป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากมีความพร้อมในการใช้งานที่กว้างขวางและมีราคาที่ต่ำมาก น่าเสียดายที่เครื่องอ่านอุณหภูมิไม่ใช่เครื่องอ่านอุณหภูมิที่แม่นยำที่สุด

เอฟเฟกต์ Seebeck มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล มันระบุว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารกึ่งตัวนำโลหะสองชนิดจะสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อสารกึ่งตัวนำเหล่านี้ก่อตัวเป็นวงรอบ จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เทอร์โมคัปเปิลอาศัยผลกระทบนี้ในการวัดอุณหภูมิ เมื่อวางเทอร์โมคัปเปิลไว้ระหว่างการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างเซมิคอนดักเตอร์สองตัว เทอร์โมคัปเปิลจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของวงจรที่สร้างขึ้นโดยเอฟเฟกต์ Seebeck ซึ่งช่วยให้สามารถวัดแรงดันไฟและแปลงแรงดันไฟให้เป็นระดับอุณหภูมิที่อ่านได้ขึ้นอยู่กับประเภทของโลหะที่ใช้

เมื่อเทอร์โมคัปเปิลวัดการไล่ระดับอุณหภูมิ จะเป็นการวัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารกึ่งตัวนำสองตัว ซึ่งหมายความว่าต้องเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิลกับมัลติมิเตอร์ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถอ่านแรงดันไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำสองตัวที่เกี่ยวข้องได้ ความแตกต่างของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าเกี่ยวข้องโดยตรง ดังนั้น หากสามารถอ่านแรงดันไฟฟ้าที่วิ่งผ่านวงจรได้ ก็สามารถคำนวณความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารกึ่งตัวนำทั้งสองได้ ความแตกต่างของอุณหภูมินี้ได้มาจากการวัดแรงดันไฟฟ้า สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สัมพันธ์โดยตรงกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่อสองจุดของเซมิคอนดักเตอร์ของเทอร์โมคัปเปิล

มีเทอร์โมคัปเปิลหลายประเภท ซึ่งแตกต่างกันไปตามโลหะผสมที่ใช้ในโพรบ เทอร์โมคัปเปิลชนิด K ที่พบบ่อยที่สุด (chromel-alumel) มีราคาถูกมากและมีอุณหภูมิที่หลากหลายที่สามารถวัดได้ อย่างไรก็ตาม ความถูกของประเภทนี้แสดงให้เห็นว่าไม่ถูกต้องนักและอาจพบกับการเปลี่ยนแปลงใน ความไวที่อุณหภูมิสูงกว่า 354 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นจุดคูรีสำหรับนิกเกิล ซึ่งเป็นองค์ประกอบ โครเมล เทอร์โมคัปเปิลชนิด E (chromel-constantin) มีความไวสูงกว่าชนิด K และไม่เป็นแม่เหล็ก มีเทอร์โมคัปเปิลประเภทอื่นๆ อีกมากมาย และสามารถดูรายการทั้งหมดได้ในส่วนทรัพยากร

เทอร์โมคัปเปิลใช้ในการผลิตเหล็กเพื่อวัดอุณหภูมิของเหล็กเพื่อกำหนดปริมาณคาร์บอนของเหล็กตามอุณหภูมิหลอมเหลว พวกเขายังใช้ในไฟนำร่อง แอปพลิเคชั่นนี้ต้องการให้โพรบของเทอร์โมคัปเปิลอยู่ในเปลวไฟนำร่องเพื่อบอกว่าเปลวไฟเปิดอยู่หรือไม่ เมื่อเปิดเปลวไฟ กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในเทอร์โมคัปเปิลและจะอ่านค่าความร้อนที่เกิดจากเปลวไฟ เมื่อเปลวไฟดับลง เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์สามารถรู้ได้ว่าต้องปิดแก๊สเพื่อป้องกันการรั่วไหลของก๊าซที่อาจเกิดขึ้นได้

เทอร์โมคัปเปิลปฏิบัติตามกฎหมายสามข้อเมื่อใช้งาน ประการแรก กฎของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันระบุว่าอุณหภูมิไม่ได้ใช้ที่ทางแยกของ เทอร์โมคัปเปิลจะไม่ส่งผลกระทบต่อแรงดันไฟที่ผลิต เนื่องจากจะไม่สร้างอุณหภูมิอีกต่อไป การไล่ระดับสี ประการที่สอง กฎของวัสดุขั้นกลางระบุว่าวัสดุใหม่ที่ฉีดเข้าไปในวงจรจะไม่ will เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าตราบเท่าที่รอยต่อที่เกิดจากวัสดุใหม่ไม่มีอุณหภูมิ การไล่ระดับสี กฎอุณหภูมิต่อเนื่องระบุว่าสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าระหว่างทางแยกสามจุดขึ้นไปรวมกันได้